电芯及电池模组的制作方法

1.本实用新型涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种电芯及电池模组。


背景技术：

2.在现有技术中，电池模组包括模组外壳和设置在模组外壳内的若干个电芯，电芯之间串联在一起，模组外壳上设置有汇流排，若干个电芯和汇流排连接在一起，通过汇流排实现模组外壳内部电芯与模组外壳外部设备的连通。
3.电芯通常包括壳体和设置在壳体内部的裸电芯，壳体的顶端呈敞口设置，壳体的敞口端安装有顶盖，顶盖上贯穿设置有极柱，极柱的顶面会高出顶盖的顶面一部分(＞3mm)，通过极柱能够将裸电芯和汇流排连接在一起。如上设置，极柱在模组外壳内占据一定空间，但是模组外壳内位于两个极柱之间的空间没有被利用，特别是长度较长的电芯(＞250mm)浪费的空间更大，导致电池模组的能量密度较小。因此，亟待设计一种新的电芯及电池模组来改善上述问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种电芯及电池模组，解决了模组外壳内位于两个极柱之间的空间没有被利用，导致电池模组的能量密度较小的问题。
5.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.电芯，包括：
7.壳体，所述壳体的一端呈敞口设置且敞口端设置有顶盖，所述顶盖上贯穿设置有极柱，所述顶盖远离所述壳体的一面设置有凸起部，所述凸起部朝向所述壳体的一面设置有空腔；以及
8.裸电芯，所述裸电芯设置于所述壳体内且部分位于所述空腔中。
9.作为电芯的一种优选方案，所述极柱分布在所述顶盖的两端，并且所述凸起部位于相邻两个所述极柱之间。
10.作为电芯的一种优选方案，所述凸起部远离所述壳体的一面与所述极柱远离所述壳体的一面相齐平。
11.作为电芯的一种优选方案，所述裸电芯为叠片结构，所述叠片结构包括若干组依次堆叠的叠片体，所述叠片体包括依次堆叠的负极片、隔膜和正极片，相邻两组所述叠片体之间也设置有所述隔膜；所述负极片和所述正极片上均设置有延长部分，所述正极片和所述负极片上的所述隔膜也设置有延长部分，所述延长部分伸入所述空腔。
12.作为电芯的一种优选方案，所述极柱分为正极柱和负极柱，所述正极片上设置有正极耳，若干所述正极耳堆叠形成正极耳群组，所述负极片上设置有负极耳，若干所述负极耳堆叠形成负极耳群组，所述正极耳群组和所述负极耳群组分别位于所述裸电芯的两端；所述正极柱用于与所述正极耳群组连接，所述负极柱用于与所述负极耳群组连接。
13.作为电芯的一种优选方案，所述电芯还包括：
14.连接件，所述正极柱与所述正极耳群组之间连接有所述连接件，所述负极柱与所述负极耳群组之间也连接有所述连接件。
15.作为电芯的一种优选方案，所述连接件包括：
16.水平部，所述正极柱或所述负极柱朝向所述壳体内的一端与对应所述连接件上的所述水平部铆接；以及
17.竖直部，所述竖直部垂直设置于所述水平部的一端且位于所述裸电芯的一侧，所述正极耳群组和所述负极耳群组分别与对应所述连接件上的所述竖直部连接。
18.作为电芯的一种优选方案，所述顶盖沿其厚度方向贯穿设置有极柱孔，所述极柱插设于所述极柱孔内，所述顶盖远离所述壳体的一面设置有与所述极柱铆接的铆接块。
19.作为电芯的一种优选方案，所述铆接块与所述顶盖之间设置有第一塑胶，所述水平部与所述顶盖之间设置有第二塑胶。
20.电池模组，包括模组外壳以及上述的所述的电芯，所述模组外壳上设置有汇流排，若干所述电芯设置于所述模组外壳内并与所述汇流排连接。
21.本实用新型的有益效果：
22.本实用新型提供的一种电芯，通过在顶盖远离壳体的一面增设凸起部，且凸起部位于顶盖的两个极柱之间，并在凸起部朝向壳体的一面开设空腔，当顶盖与壳体完成装配后，因空腔的设置使得壳体与顶盖构成的内部空间变大，从而设置在壳体内的裸电芯的体积也因空间变大而增大，以此合理的利用了两个极柱之间的空间，减小了空间的浪费。
23.本实用新型提供的一种电池模组，通过使电池模组中的各个电芯中的裸电芯的体积增大。并且，电芯的极柱设置在顶盖的两端，凸起部位于极柱之间，并且凸起部的顶面和极柱顶面齐平，在将电芯安装到模组外壳内后，模组外壳整体体积不变的情况下，合理利用了模组外壳内部且位于两个极柱之间的空间，提高了模组外壳的空间利用率，进而提高了电池模组的能量密度。
附图说明
24.图1是本实用新型具体实施方式中壳体与顶盖的爆炸结构示意图；
25.图2是本实用新型具体实施方式中顶盖的正视结构示意图；
26.图3是本实用新型具体实施方式中裸电芯的结构示意图；
27.图4是本实用新型具体实施方式中叠片体的爆炸结构示意图；
28.图5是本实用新型具体实施方式中顶盖的爆炸结构示意图。
29.图中：
30.1、壳体；10、顶盖；101、凸起部；102、空腔；11、极柱；111、极柱孔；112、第一塑胶；113、第二塑胶；114、密封圈；115、注液孔；116、防爆孔；117、铆接块；
31.2、裸电芯；21、壳内部；22、延长部；
32.3、叠片体；31、负极片；32、隔膜；33、正极片；
33.4、连接件；41、水平部；42、竖直部。
具体实施方式
34.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处
所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
35.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
37.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
38.为了解决上述问题，本实施例提供了一种电池模组，包括模组外壳(图中未示出)以及电芯，模组外壳上设置有汇流排(图中未示出)，若干电芯设置于模组外壳内并与汇流排连接。相对于现有技术，本实施例的电池模组中的各个电芯的能量密度较高，因此，本实施的电池模组的体积能量密度较高。
39.具体地，为了提高电芯的能量密度，结合图1-图5所示，本实施例提供了一种电芯，电芯包括壳体1和裸电芯2，壳体1的一端呈敞口设置，壳体1的敞口端设置有顶盖10，顶盖10上贯穿设置有极柱11，极柱11分布在顶盖10的两端，顶盖10远离壳体1的一面设置有凸起部101，凸起部101位于相邻两个极柱11之间，凸起部101朝向壳体1的一面设置有空腔102，裸电芯2设置于壳体1内且部分位于空腔102中。
40.可以理解的是，通过在顶盖10远离壳体1的一面增设凸起部101，且凸起部101位于顶盖10的两个极柱11之间，并在凸起部101朝向壳体1的一面开设空腔102，当顶盖10与壳体1完成装配后，因空腔102的设置使得壳体1与顶盖10构成的内部空间变大，从而设置在壳体1内的裸电芯2的体积也因空间变大而增大，以此合理的利用了两个极柱11之间的空间，减小了空间的浪费，提高了电芯的能量密度。
41.进一步地，为了最大程度的增大顶盖10的内部空间。如图2所示，凸起部101远离壳体1的一面与极柱11远离壳体1的一面相齐平。如此设置，在模组外壳大小不变的情况下，电芯安装在模组外壳内后，两个极柱11与模组外壳之间形成的空间的利用率能够最大化。
42.优选地，如图3-图4所示，本实施例的裸电芯2包括壳内部21和延长部22，壳内部21设置于壳体1内，延长部22设置于壳内部21的端面且延长部22能够伸入顶盖10的空腔102中。具体而言，本实施例的裸电芯2采用叠片结构，叠片结构包括若干组的叠片体3。叠片体3包括依次堆叠的负极片31、隔膜32和正极片33，隔膜32能够对正极片33和负极片31进行绝缘，以防止短路。相邻两组叠片体3之间也设置有隔膜32，从而对上一叠片体3的正极片33和
下一叠片体3的负极片31进行绝缘保护。其中，负极片31和正极片33上均设置有延长部分，并且正极片和负极片之间的隔膜也设置有延长部分，若干延长部分堆叠形成上述的延长部22。
43.进一步地，两个极柱11分别为正极柱和负极柱，正极片上焊接固定有正极耳，若干正极耳堆叠形成正极耳群组，正极耳群组用于与顶盖10上的正极柱连接；负极片31上焊接固定有负极耳，若干负极耳堆叠形成负极耳群组，负极耳群组用于与顶盖10上的负极柱连接，正极耳群组和负极耳群组分别位于裸电芯2的两端。
44.本实施例的正极耳与正极柱的连接方式和负极耳与负极柱的连接方式均相同，以下以正极耳与正极柱的连接方式为例进行描述。如图5所示，电芯还包括连接件4，连接件4设置于正极柱上，连接件4用于连接正极柱与正极耳群组。结合图1，具体而言，连接件4包括水平部41和竖直部42，竖直部42垂直设置于水平部41的一端且位于裸电芯2的一侧，连接件4呈l状，正极柱朝向壳体1内的一端与水平部41铆接，正极耳群组与该连接件4的竖直部42焊接在一起，进而实现正极耳群组和正极柱的连接。
45.优选地，如图5所示，顶盖10沿其厚度方向贯穿设置有极柱孔111，顶盖10远离壳体1的一面设置有与极柱11铆接的铆接块117，铆接块117与顶盖10之间设置有第一塑胶112，水平部41与顶盖10之间设置有第二塑胶113，第一塑胶112用于对极柱11和顶盖10进行绝缘保护，第二塑胶113用于对连接件4和顶盖10进行绝缘保护。极柱孔111内还设置有密封圈114，极柱11自下而上依次穿过水平部41、第二塑胶113、密封圈114、极柱孔111、第一塑胶112后与铆接块117铆接在一起，密封圈114用于实现极柱11与顶盖10的密封连接，避免壳体1内的电解液通过极柱孔111流出。
46.优选地，如图5所示，顶盖10上还开设有注液孔115。在对电芯进行装配时，先将裸电芯2通过连接件4与顶盖10上的极柱11焊接在一起，并将裸电芯2放入壳体1内，将顶盖10盖在壳体1的敞口端，对顶盖10和壳体1进行焊接；接着通过注液孔115向壳体1内注入电解液；注液孔115的内壁上设置有延长板，完成注液后，向注液孔115内的延长板上放入封装材料，并且对封装材料进行加热，封装材料融化并冷却后，能够对注液孔115进行密封，进而实现对电芯的密封。
47.优选地，如图5所示，顶盖10上还开设有防爆孔116，防爆孔116内壁上焊接有防爆片。当电芯内部产生气体，使得电芯内部的气压达到防爆片的爆破阈值后，防爆片破裂，气体从防爆孔116内排出，本设计有助于避免电芯产生爆炸。防爆孔116上且位于防爆片外侧设置有保护片，保护片对防爆片进行保护，避免防爆片受到电芯外部力量造成破裂失效。
48.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.电芯，其特征在于，包括：壳体(1)，所述壳体(1)的一端呈敞口设置且敞口端设置有顶盖(10)，所述顶盖(10)上贯穿设置有极柱(11)，所述顶盖(10)远离所述壳体(1)的一面设置有凸起部(101)，所述凸起部(101)朝向所述壳体(1)的一面设置有空腔(102)；以及裸电芯(2)，所述裸电芯(2)设置于所述壳体(1)内且部分位于所述空腔(102)中。2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述极柱(11)分布在所述顶盖(10)的两端，并且所述凸起部(101)位于相邻两个所述极柱(11)之间。3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述凸起部(101)远离所述壳体(1)的一面与所述极柱(11)远离所述壳体(1)的一面相齐平。4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述裸电芯(2)为叠片结构，所述叠片结构包括若干组依次堆叠的叠片体(3)，所述叠片体(3)包括依次堆叠的负极片(31)、隔膜(32)和正极片(33)，相邻两组所述叠片体(3)之间也设置有所述隔膜(32)；所述负极片(31)和所述正极片(33)上均设置有延长部分，所述正极片(33)和所述负极片(31)上的所述隔膜(32)也设置有延长部分，所述延长部分伸入所述空腔(102)。5.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，所述极柱(11)分为正极柱和负极柱，所述正极片(33)上设置有正极耳，若干所述正极耳堆叠形成正极耳群组，所述负极片(31)上设置有负极耳，若干所述负极耳堆叠形成负极耳群组，所述正极耳群组和所述负极耳群组分别位于所述裸电芯(2)的两端；所述正极柱用于与所述正极耳群组连接，所述负极柱用于与所述负极耳群组连接。6.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述电芯还包括：连接件(4)，所述正极柱与所述正极耳群组之间连接有所述连接件(4)，所述负极柱与所述负极耳群组之间也连接有所述连接件(4)。7.根据权利要求6所述的电芯，其特征在于，所述连接件(4)包括：水平部(41)，所述正极柱或所述负极柱朝向所述壳体(1)内的一端与对应所述连接件(4)上的所述水平部(41)铆接；以及竖直部(42)，所述竖直部(42)垂直设置于所述水平部(41)的一端且位于所述裸电芯(2)的一侧，所述正极耳群组和所述负极耳群组分别与对应所述连接件上的所述竖直部(42)连接。8.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述顶盖(10)沿其厚度方向贯穿设置有极柱孔(111)，所述极柱(11)插设于所述极柱孔(111)内，所述顶盖(10)远离所述壳体(1)的一面设置有与所述极柱(11)铆接的铆接块(117)。9.根据权利要求8所述的电芯，其特征在于，所述铆接块(117)与所述顶盖(10)之间设置有第一塑胶(112)，所述水平部(41)与所述顶盖(10)之间设置有第二塑胶(113)。10.电池模组，其特征在于，包括模组外壳以及如权利要求1-9中任一项所述的电芯，所述模组外壳上设置有汇流排，若干所述电芯设置于所述模组外壳内并与所述汇流排连接。

技术总结
本实用新型涉及动力电池技术领域，公开了一种电芯及电池模组，电芯包括壳体和裸电芯，壳体的一端呈敞口设置且敞口端设置有顶盖，顶盖上贯穿设置有两个位于顶盖两端的极柱，顶盖远离壳体的一面设置有凸起部，凸起部位于极柱之间，凸起部朝向壳体的一面设置有空腔，裸电芯设置于壳体内且部分位于空腔中。当顶盖与壳体完成装配后，因空腔的设置使得壳体与顶盖构成的内部空间变大，从而设置在壳体内的裸电芯的体积也因空间变大而增大；在将电芯放入电池模组内后，有效利用了电池模组内且位于两个极柱之间的空间，减小了空间的浪费，提高了电池模组的能量密度。模组的能量密度。模组的能量密度。


技术研发人员：韩波 李峥 陈凯 冯玉川 何泓材
受保护的技术使用者：苏州清陶新能源科技有限公司
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/8/26